二极管两端的电压

Question

如果直接连接（正向偏置）到0.7到5伏的可变电压源，二极管端子之间的电压是多少？

二极管端子的输出是否保持0.7伏，或者二极管的输出将随二极管直接连接的电压而变化。我知道这是一个基本问题，但我很困惑。

我脑海中浮现的一件事是，二极管的电阻将随着二极管上电压/电流的增加而减小，因此二极管上的电压将保持恒定，即二极管上的0.7，但我感到困惑。有人能澄清这一困惑吗？

Answer 1

简短回答

如果直接连接（正向偏置）到0.7到5伏的可变电压源，二极管端子之间的电压是多少？

当向二极管施加远高于通常（0.7 V）的（5 V）电压时，源电阻和二极管电阻形成一个极低电阻分压器。因此，根据两个电阻之间的比率，电压介于极限值（0.7 V和5 V）之间。

如果电源是一个非常好的恒压电源，则电流和功耗将非常大，任何设备都可能损坏。

电路实验室实验

实际二极管

让我们选择二极管IV曲线的三个典型点，通过下面的排列获得。

726.5毫伏，20毫安：让我们从20 mA电流值开始。为此，我们可以通过仔细改变Vin中的电压来采用经验方法参数直到电流变为20 mA。

^{模拟此电路–使用创建原理图电路实验室}

798.7毫伏，60毫安：然后我们可以应用相同的程序来设置IF=60 mA。。。

^{模拟此电路}

844.4毫伏，100毫安：……最后，设置100 mA。

^{模拟此电路}

5伏，7.079安：现在是设置异常高的5 V输入电压的时候了。这个过程与之前的不同，因为我们直接设置电压，而不考虑电流。结果就是——电流异常高（7A）！

^{模拟此电路}

形象地说，冲突就像拔河比赛介于两者之间恒压装置-一个恒压源和一个二极管，因为它们每个都试图设置自己的电压。

Rin=插入908 mΩ：为了缓解冲突，我们需要在电路中插入一个小电阻。我们可以狡猾地通过安培计在参数窗口。但这种阻力应该有多大呢？

^{模拟此电路}

让我们这样处理它——在这场“战斗”中给源和二极管同等的机会。换言之，调整Rin，使电流表上的压降等于二极管上的压降（一半，即2.5V）。

这给了我们一个想法——二极管的行为与908 mΩ电阻相同。然后，让我们在下面开发它。

动态电阻器

我脑海中浮现的一件事是，二极管的电阻将随着二极管上电压/电流的增加而减小，因此二极管上的电压将在二极管上保持恒定的0.7。。。

是的，这是一种很好的（我最喜欢的）方法，可以从功能上想象二极管是如何实现保持自身电压恒定的魔力的。现在我们需要用一个真正的二极管来代替一个等效的可变电阻器来重复上述三个实验。

726.5毫伏，20毫安：为了在此电压下设置20mA电流，示意图1.1中的二极管表现为36.33Ω电阻器；现在我们用这样一个电阻器来代替它。我们通过调整电阻以使电流为20 mA来实验确定该值。

^{模拟此电路}

798.7毫伏，60毫安：当输入电压增加时，射频降低至设置60 mA电流（我们调整它，使电流与此类似）。。。

^{模拟此电路}

844.4毫伏，100毫安：……最后，设置100 mA。

^{模拟此电路}

5伏，7.079安：当Vin异常增加至5 V时，动态电阻仅为706.3 mΩ，电流为7.079 A！

^{模拟此电路}

Rin=插入908 mΩ：如上所述，为了缓解冲突，我们插入一个小电阻Rin（在其参数窗口）。我们选择它等于射频电阻。形象地说，两个电压源-Vin和接地，“拉动”中点通过相等的908 mΩ电阻；文“拉”起它，地面“拉”下它。因为它们同样强大，所以这一点处于中间。

^{模拟此电路}

其他二极管型号

这个动态电阻器二极管模型对于直观理解二极管的工作非常有用，但对于计算却没有用处。这就是为什么要使用其他模型。让我们考虑一下。

“理想”二极管+电阻器：这个简化模型背后的想法是将实际二极管表示为串联的“理想”二极管和电阻器。

^{模拟此电路}

因此，二极管IV曲线是两个IV曲线的总和。

电压源+电阻器：“理想”二极管的问题是没有这样的二极管：-）但可以用电压源代替。“理想”二极管D是辅助二极管；其作用是在Vin<VF时停止反向电流。

^{模拟此电路}

“理想”二极管：最简单的二极管模型仅由“理想”二极管组成。为了得到它的IV曲线，我们需要通过一个电流并读取通过它的电压。

^{模拟此电路}

注意，电流沿横坐标绘制，电压沿纵坐标绘制。

OP评论的答案

所以我可以说，随着二极管上的电压增加，二极管的电阻也会减小，因此二极管上的输出电压保持在大约0.7伏的恒定值？

是的，但前提是二极管两端的电压由实际电压源有一些内部阻力。

所以是二极管的电阻率随电压变化？二极管中的电压越高，二极管中的电流越大，电阻率越低，电阻越小。

是的，附带条件是“电阻率”和“电阻”是比喻性的（用引号括起来）。

所以我可以说，增加二极管两端的电压会降低它的电阻率吗？

是的，你可以比喻地说二极管降低了它的“电阻率”。

更详细的答案

在我上面的回答中，我通过许多实验解释了这种现象，以使其更具说服力，在这里，我将以更人性化的语言方式进行解释。

一般来说，二极管具有使电流在电压影响下难以通过的特性我们可以将此特性称为“静态电阻”、“直流电阻”。。。好吧，如果你愿意的话，“电阻率”也是。。。但不要做太多宣传，因为它在半导体理论中不被接受；只能用于“自己使用”。在生活中（在学校、大学……），当我们根据范例的准则表达自己，但用自己的方式解释时，我们常常不得不“玩双重游戏”：-）基本上，“电阻率”是为电阻均匀分布的导电材料（金属、石墨等）保留的

事物（电路）是通过概念来理解的，这里的概念称为分压器它由二极管的Rd和电压源的Rin这两个“电阻”组成。两者都有，尽管两者都可能很少。形象地说，他们相互“斗争”以“移动”中点（改变电压）——Rin“拉起”中点，Rd“拉下”中点。例如，如果两个电阻相同，那么电压将是输入的一半。更准确地说，输入源试图通过通过Rd的电流改变（增加）中点电压，但Rd通过改变（减少）相反方向的电阻来对抗它。

然而，这个除法器有点特殊，因为它只有一个电阻（Rin）是恒定的；另一个（Rd）是“自我改变”、“动态”、“非线性”。因此，当输入电压改变时，分频器同时以相反的方向改变其传输比Rd/（Rd+Rin）。

如果Rin=0，即您将“理想”电压源连接到二极管，二极管只会改变电流，但无法改变电压。如果没有集电极电阻器，CE级中的晶体管也会这样做，如果R1=0，分压器中也会有R2，等等。在所有这些情况下，最好与“理想”电源串联一些电阻。

Answer 2

如果你的电压源是“理想的”（也就是说，它没有内阻），那么电压将是你设置的任何值。

这个现在的是另一回事。二极管电流将很小，直到电压达到二极管的正向阈值，然后将指数上升。最终二极管将加热并燃烧，此时其电流将降至零。

以下是二极管I-V曲线示例：

发件人https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/understanding-i-v-curves-of-non-linear设备/

二极管I-V曲线有四个区域，电压从负到正，从左到右：

• 反向（齐纳）击穿（大量电流，随着更多负电压持续上升）
• 反向偏置（小电流或无电流，仅泄漏）
• 正向亚阈值（小电流，电压接近Vf时呈指数上升）
• 正向偏置（大量电流，随着更多正电压持续上升）

在阈值“拐点”后，硅二极管的正向电压约为0.7V，随着电流的增加而升高。它的行为大致类似于低电阻。

你自己试试看(在这里模拟):

当您从左向右移动滑块时，您可以看到电压从-100到25V波动时每个状态下的行为。

这里模拟的二极管是1N4148型，一种中等电流硅开关二极管。你可以看到，一旦它处于正向偏置，电流就会随电压线性上升。而且，它的齐纳电压为-75V。

由于存在内阻和二极管正向下降，随着二极管电流的增加，其功耗也随之增加，加热到最终变成“煎蛋”的程度，最后在炽热的死亡中死去。

也就是说，外面的二极管设计用于处理非常大的电流。这是开关电源中常见的位置，通常为肖特基型，因为其正向偏置电压（约0.3V）低于常规硅型。如果有足够强的电压源，这些也可能会爆炸。有时，如果安装的电源压力过大，他们会帮你省去麻烦，并自行引爆。

还有一件事。二极管在“膝盖”区域的指数V-I行为还有另一个用途：对数放大器可以由二极管和op-amp构成。

Answer 3

这里只有一个获胜者：

1. 二极管降低电压源电压，因为电源自身的内阻比二极管的内阻更大，或

2. 电压源的内阻足够低，二极管可以通过数百安培的电流。

也许你在两者之间得到了一些东西，但这只是另一种不可抗拒的力量与不可移动的物体的对比。电压源和二极管都没有零阻抗，所以一个接一个只会爆炸掉最不完美的一个。

Answer 4

已复制

它在

.7

一旦它像一根电线一样传导

没有潜力。越过它

因为没有

穿过

还有…

打开之前

你有东西要测量

这就是检查保险丝的方法

如果它打开

你会读懂的

如果它好的话，就像一根电线

有时，从另一个角度看问题，反过来也能解释问题

关着的时候

测试引线基本接触

迈克尔·帕格里亚